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  • 2019年全球IGBT分类产品市场营业额及主要供应商排名

    2020年受到疫情影响,8寸晶圆外延片延期交货,产能紧缺,而下游需求旺盛,近期8寸晶圆线代工厂纷纷上调价格。功率器件生产主要使用8寸晶圆,由于受到产能的限制,2020年功率器件的市场供给仍然处于紧张的状态。 IHS及其他的一些全球著名市场研究机构,在其年度市场调研报告中,列出了全球及中国区市场的功率IGBT主要供应商排名,包括IGBT分立器件市场营业额及主要供应商排名、IGBT IPM市场营业额及主要供应商排名以及IGBT STD+PIM+CIB Modules市场营业额及主要供应商排名。 以下相关信息及数据来源于网上公开的一些公司的网站信息、行业信息和行业报告查找及整理。 2019年全球分立IGBT主要供应商排名: 2019年全球IGBT IPMs主要供应商排名: 2019年全球IGBT STD+PIM+ CIB Modules主要供应商排名: * CIB: Converter Inverter Brake  PIM: Power Integrated Modules 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-12-21 关键词: 半导体 功率器件

  • 中国半导体功率器件十强企业——长晶科技授权世强硬创电商为官方一级代理商

    作为全球知名的集成电路封装测试企业长晶科技(JSCJ)授权世强硬创电商为官方一级代理商,后者全线代理其频率器件、二极管、MOSFET等产品。 长晶科技(JSCJ)主营分立器件,功率器件,频率器件,电源管理IC,汽车电子的产品,拥有15000多个产品系列和型号,产品广泛应用于消费类及工业类电子领域,同时公司也为汽车电子领域提供专业化产品及服务。今年8月,中国半导体行业协会正式发布了“2019年中国半导体功率器件十强企业”榜单,长晶科技(JSCJ)位列其中。 据悉,长晶科技(JSCJ)是世强硬创电商签约的第233家供应商,目前品牌频率器件/二极管/晶体管/MOSFET/IC产品/复合管/可控硅产品资料和相关资讯已全面上线平台,支持免费样品申请,同时保证最具竞争力的价格,用户可登录世强硬创电商官网了解详情。

    时间:2020-11-25 关键词: 长晶科技 半导体 功率器件

  • 降低设备总体功率损耗的型号为“TPD4162F”的高压智能功率器件

    降低设备总体功率损耗的型号为“TPD4162F”的高压智能功率器件

    在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的**,那么接下来让小编带领大家一起学习高压智能功率器件。 东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出型号为“TPD4162F”的高压智能功率器件(IPD)。该器件采用小型表面贴装封装,设计用于空调、空气净化器和泵等产品中的电机驱动。并计划于今日开始出货。 所谓智能功率器件,就是把功率器件与传感器、检测和控制电路、保护电路及故障自诊断电路等集成为一体并具有功率输出能力的新型器件。 TPD4162F采用新工艺制造,与东芝当前的IPD产品TPD4152F相比可降低功率损耗约10%[1]。这有助于为集成该器件的设备降低总体功率损耗。 智能功率器件具有体积小、重量轻、性能好、抗骚扰能力强、使用寿命长等显著优点,可广泛用于单片机测控系统、变频调速器、电力电子设备、家用电器等领域。 TPD4162F具有各种控制电路[2]、输出级安装了IGBT和FRD。其支持从霍尔传感器或者霍尔IC直接驱动带方波输入信号的无刷直流电机,无需PWM控制器IC。与此同时,其各种内置保护电路[3]还减少了外围电路。此外,采用小型表面贴装封装HSSOP31也有助于缩小电机控制电路板的尺寸和高度。 相信通过阅读上面的内容,大家对高压智能功率器件有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2020-11-15 关键词: 电机 东芝 功率器件

  • 从首款600V氮化镓(GaN)功率器件来谈氮化镓技术

    从首款600V氮化镓(GaN)功率器件来谈氮化镓技术

    随着社会的发展,电子产品也在不断更新,那就需要更好的电子元器件技术,其中越来越流行的就包括氮化镓技术,那么你知道什么是氮化镓吗? 氮化镓到底是什么,又有什么优势,可以将大功率的充电器,体积缩小到如此之低呢? 两年多前,德州仪器宣布推出首款600V氮化镓(GaN)功率器件。该器件不仅为工程师提供了功率密度和效率,且易于设计,带集成栅极驱动和稳健的器件保护。从那时起,我们就致力于利用这项尖端技术将功率级尽可能提高(和降低)。 氮化镓被誉为最新一代的半导体材料,发展和应用的潜力巨大。氮化镓比硅禁带宽度大3倍,击穿场强高10倍,饱和电子迁移速度大3倍,热导率高2倍。这些性能提升带来的一些优势就是氮化镓比硅更适合做大功率高频的功率器件,同时体积还更小,功率密度还更大。 氮化镓在任何功率级别都很关键。工程师正努力提高切换速度、效率和可靠性,同时减小尺寸、重量和元件数量。从历来经验来看,您必须至少对其中的部分因素进行权衡,但德州仪器正通过所有这些优势实现设计,同时通过在一个封装中进行复杂集成来节省系统级成本,并减少电路板元件数量。从将PC适配器的尺寸减半,到为并网应用创建高效、紧凑的10 kW转换,德州仪器为您的设计提供了氮化镓解决方案。LMG3410和LMG3411系列产品的额定电压为600 V,提供从低功率适配器到超过2 kW设计的各类解决方案。 其中蓝宝石氮化镓只能用来做LED;而硅基氮化镓可以做功率器件和小功率的射频;碳化硅氮化镓可以制造大功率LED、功率器件和大功率射频芯片。这次小米发售的快充头,就是硅基氮化镓做的功率器件的一个典型应用场景。 通过导通电阻选择器件 内部氮化镓场效应晶体管(FET)的额定值为RDS(on) - 漏极-源极或导通电阻——其在功率转换器的开关和传导损耗中起着重要作用。这些损失会影响系统级效率及散热和冷却方法。因此,通常来讲,RDS(on)额定值越低,可实现的功率水平越高,同时仍保持高效率。但是更高的RDS(on)可能更合适一些应用或拓扑。 一个更加直观的例子是,假如所有电器都换成氮化镓材质,整体用电量将会减少20%。 以上就是支持瓦特到千瓦级应用的氮化镓技术的详细解析,希望通过阅读本文,能让大家对支持瓦特到千瓦级应用的氮化镓技术有了初步的认识,方便大家进一步的学习。

    时间:2020-11-07 关键词: 德州仪器 氮化镓 功率器件

  • 关于常见的功率器件的常用的保护方法,你知道吗?

    关于常见的功率器件的常用的保护方法,你知道吗?

    电子产品的发展离不开各种各样的电路板,那就必然设计各种各样的功率器件,你知道常见的功率器件有哪些吗?功率器件的保护方法 一、保险丝法 这是一种传统的保护方法。保险丝常串接在电路的电源输入端用以控制整个电路的总电流。其工作原理是靠电路出现故障后增大的故障电流流过保险丝时导致其发热升温自行熔化,以切断电源供给达到保护目的。保险丝法有实施简单、维护容易、成本低,保护时电源切断彻底等优点,所以被广泛应用在目前所有的电子电路和电子设备中。 不过,由于保险丝中流过的是电路的总电流,单只功率半导体器件中工作电流的变化不足以引起其有效反应;加之保险丝熔化速度慢,只能在功率半导体器件损坏后或电路恶性短路故障发生后故障电流成倍增加之后才会熔断,所以,只能起到防止故障进一步扩大的作用,对功率半导体器件起不到保护作用。 二、检测主电路电流法 该方法是在主电路电源输入端串联接入检测元件(检测电阻、互感器等),通过检测电路中总电流在检测元件上的电压降或电流大小获得相应电流或电压信号,经过电路放大处理,与保护电路的动作阈值比较,决定保护与否;保护通过??保险丝或关断电源等方法实现。 该保护方法由于采用了电子技术,和保险丝法相比其灵敏度和反映速度都得到了提高,不过这种方法依然检测的是电路的总电流,而故障功率半导体器件的工作电流只是总电流的几分之一甚至几十分之一,其变化不足以引起保护电路有效反应。所以该方法总是在故障电流形成之后才有响应,造成检测结果和保护动作的滞后,根本适应不了对功率半导体器件的保护要求。所以该保护方法和保险丝一样,只能在功率半导体器件已经损坏和恶性过流故障发生后起到防止故障进一步扩大的作用。对功率器件的保护仍无能为力。 三、检测功率器件工作电流法 这是目前比较常用的功率半导体器件保护方法,对功率半导体器件有一定的保护作用。该方法是在被保护的功率半导体器件工作电流通路中串入检测元件(电阻或电流互感器等),通过检测被保护器件的工作电流在检测元件上的电流或电压信号,再经电路处理获得故障信号,通过保险丝或关断电源等方法进行保护。 检测功率器件工作电流法的工作原理和线路结构与检测主电路电流法相同,不同的是检测对象是被保护器件的工作电流,所以灵敏度比检测主电路电流法要高,效果也要好。如果该方法是采用电子器件关断电流通路来实施保护,就能在管子发生过流故障后起到一定保护作用。不过因该方案仍采用检测电流法,即总是在故障形成、被保护器件受到高电压、大电流的冲击后才能检测出故障信号然后进行保护,仍然造成信号获取滞后。如果被保护器件选用的功率余量小或电路故障严重,被保护器件仍然会立即损坏;若被保护器件功率余量大而且故障程度不严重时器件一般不会损坏;不过由于故障电流的冲击仍造成被保护器件的性能明显下降、寿命减短,给整机的性能和可靠性埋下隐患。所以该方法对恶性过流、负载短路等故障起初几次有一些保护效果,但性能仍不理想。实际使用证明,器件经过有限几次故障电流的冲击就失效了。 四、并联式检测功率器件电压法 顾名思义,这种方法就是保护电路与被保护功率器件并联连接,通过检测被保护器件工作时的电压来获得信号,根据电压情况判断电路是否出现故障,保护方法采用就地式保护方式,即通过强行切断被保护功率器件本身的控制信号,迫使其停止工作以实现对其的保护。(检测被保护器件的电压,直接对被保护器件实施保护) 由于该方法检测的是电压信号,可以在电路出现异常时即时发现故障,在故障电流还未形成时即进行保护,避免了故障电流对器件的冲击。根据对实际应用电路的测试和长期使用证明,保护动作时被保护功率器件的工作电流由正常值减小到零,不存在大电流冲击,对功率器件的性能寿命无任何影响。所以不怕恶性故障和永久性故障。是一种比较理想的保护方法。 五、并联式检测工作压降法 由于功率半导体器件本身导通电阻的存在,任何情况的过载过流都会引起其饱和压降或工作压降的增大,即不管半导体器件的工作状态如何,通过其任何大小的电流时器件本身都会有一个对应的工作电压降值;监视和监测功率半导体器件导通时的电压降,根据其电压降的大小即可判断过流过载的情况和程度。 该方法的工作原理和连接方法与并联式功率器件工作状态电压检测法相同,所以也具有并联式检测功率半导体器件工作状态电压法的所有优点;区别是该方法对被保护器件的工作电压进行定量检测,因而对工作状态的测量和故障的判断更准确。 该方法可以对功率半导体器件的激励不足、过流过载、负载短路故障进行检测并实施保护,效果非常理想。以上就是常见的功率器件的保护方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-11-03 关键词: 保护 功率 功率器件

  • 功率电感在升压电路中起什么作用,为什么要加电感?

    用过DC/DC类升压芯片和降压芯片的朋友都清楚,芯片的外设电路中电感必不可少,电感的作用是什么?今天以升压芯片为例和大家分享一下电感的作用。 功率电感在DC/DC的升压电路和降压电路中都是必不可少的,由于DC/DC类开关电源IC都是采用PWM控制的,电感在电路中起到充放电作用来实现IC的功能。升压电路和降压电路的原理类似,只是电感、功率开关以及二极管的位置不一样,下面介绍功率电感在升压电路中的作用。 1 电感的充电过程 电感是储能元器件,在升压电路中起着储能作用,具有充电和放电两个过程。其充电过程如下所示。 此时PWM控制MOS管处于导通状态,所以电感的右侧和GND是导通的,低压端的电流由正极经过电感和功率开关回到GND,电感储能。 这时候二极管是截止的,输出电容之前所储存的电能给负载供电。 2 电感的放电过程 PWM信号控制MOS管处于关断状态,这时候电感开始放电,由于流过电感的电流不能发生突变,所以电感的放电过程是缓慢的,输入电压和电感所产生的电压叠加通过二极管给输出电容充电,并给负载供电。电容输出端就是升高后的电压。 开关电源中有一个非常重要的概念,就是开关频率,比如常见的180KHz和400KHz,这就是指PWM的频率,或者说是MOS管的开关频率,频率越高输出电压的波形也平滑、纹波越小,但是对开关管的相应速度也就要求越高。 3 DC/DC降压电路的拓扑结构 降压电流的拓扑结构中,主要是MOS管、二极管以及电感的位置不通,电压也是起到充放电作用。 用过DC/DC升压IC和降压IC的朋友都知道,IC的外设电路基本一致,主要由电感、二极管以及电容构成。 听说文字内容越少越容易读完,真是这样吗? 文章虽短,但是干货满满,如果您对文章感兴趣,就点击“好看”鼓励一下吧。 精彩推荐: 通过一个实验现象认识电感的感抗 Buck电路的工作原理是什么?电感和电容的大小有什么影响 电感该怎么选型? 懂主板?要先懂电感 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-27 关键词: 电感 功率器件

  • 关于集成柔性功率器件的应用,你了解吗?

    关于集成柔性功率器件的应用,你了解吗?

    什么是集成柔性功率器件?它有什么作用?工业电子产品的发展趋势是更小的电路板尺寸、更时尚的外形和更具成本效益。由于这些趋势,电子系统设计人员必须降低印刷电路板(PCB)的尺寸和成本。使用现场可编程门阵列(FPGA)和片上系统(SoC)的工业系统需要多个电源轨,同时面临小尺寸和低成本的挑战。集成柔性功率器件可以为这种应用显著降低成本,减小解决方案尺寸。 集成柔性功率器件在同一封装内包含多个DC/DC转换器。这些DC/DC转换器可以是单个封装中的降压转换器、升压转换器和/或LDO的任何组合。图1是一个示例功能框图,其中LM26480包括两个2MHz高效1.5A降压转换器和连个300mA LDO。 图1:LM26480功能框图 让我们通过一个例子来说明使用集成的柔性功率器件的好处。设想设计为由SoC或FPGA控制的无人机设计电源管理系统。图2显示了该系统中的四个组件,它们完全匹配电源管理IC(PMIC)。 图2:分立与集成功率管理对比 所示的两种电源解决方案都能产生四个独立的电源轨,为系统的全球定位系统(GPS)、输入/输出、核心电压和双倍数据速率类型3(DDR3)供电。在这两个选项中,前端开关模式电源有效地将无人机电池的电压降至5V电源电压,如图2的输入所示。分立组件可以进一步降低此5V电源(如选项1所示)或集成器件(如选项2所示)。 想象一下,使用四个独立的器件为这个系统供电:两个LP3982 300mA单通道LDO和两个TLV62084 2A降压转换器。您可以使用这些分立的DC/DC转换器为系统供电,但仍需要四个独立的有源组件。考虑到有源组件具有最高可靠性问题,这可能不是最佳解决方案。 替代解决方案可以使用集成柔性功率器件,仅利用单个IC就能提供系统期望的电压和电流能力。如图2所示,这提供了许多益处。 首先,与分立解决方案相比,集成解决方案的成本效益高20%。其次,与四个分立器件的组合电路板空间相比,PMIC解决方案需要的电路板空间低10%。第三,集成器件需要的外部组件少于分立解决方案,这进一步减小了整体尺寸和成本。减少物料清单(BOM)器件数量可以提高可靠性。 因此,在设计需要多个电源轨的系统时,尤其是在需要FPGA或SoC电源的应用中,请考虑集成柔性功率器件。以上就是集成柔性功率器件解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-26 关键词: 降压转换器 电源管理ic 功率器件

  • DC/DC电路,实现升压、降压过程详解

    功率电感在DC/DC的升压电路和降压电路中都是必不可少的,由于DC/DC类开关电源IC都是采用PWM控制的,电感在电路中起到充放电作用来实现IC的功能。升压电路和降压电路的原理类似,只是电感、功率开关以及二极管的位置不一样,下面介绍功率电感在升压电路中的作用。 1 电感的充电过程 电感是储能元器件,在升压电路中起着储能作用,具有充电和放电两个过程。其充电过程如下所示。 此时PWM控制MOS管处于导通状态,所以电感的右侧和GND是导通的,低压端的电流由正极经过电感和功率开关回到GND,电感储能。 这时候二极管是截止的,输出电容之前所储存的电能给负载供电。 2 电感的放电过程 PWM信号控制MOS管处于关断状态,这时候电感开始放电,由于流过电感的电流不能发生突变,所以电感的放电过程是缓慢的,输入电压和电感所产生的电压叠加通过二极管给输出电容充电,并给负载供电。电容输出端就是升高后的电压。 开关电源中有一个非常重要的概念,就是开关频率,比如常见的180KHz和400KHz,这就是指PWM的频率,或者说是MOS管的开关频率,频率越高输出电压的波形也平滑、纹波越小,但是对开关管的相应速度也就要求越高。 3 DC/DC降压电路的拓扑结构 降压电流的拓扑结构中,主要是MOS管、二极管以及电感的位置不通,电压也是起到充放电作用。 用过DC/DC升压IC和降压IC的朋友都知道,IC的外设电路基本一致,主要由电感、二极管以及电容构成。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-26 关键词: 电感 功率器件

  • 可控硅怎么驱动?

    在控制回路通断中,继电器和可控硅是应用非常广泛的两种功率器件。继电器对回路对象不挑,交直流都可以。 但是继电器是机械式触点,在响应速度、工作寿命、电弧方面稍稍逊色。 而可控硅是半导体器件,是电子式触点,响应速度快、无寿命限制、无电弧困扰,但不适用于直流回路,在交流回路应用广泛。 既然是可控器件,那用单片机就很容易控制。在用弱电控制强电时,为了安全性、稳定性考虑,通常用光耦来隔离。可控硅也不例外,也可以用光耦来控制,市面上有专门的可控硅用驱动光耦。 以MOC30X2系列为例:这款光耦是随机象限驱动的,不带过零检测功能。其典型的驱动电路如下所示: ↑ 基本驱动电路 ↑ 环境噪声较为恶劣时的驱动电路 双向可控硅根据控制极和T1T2电压情况的不同可以具有四种驱动方式,也就是四种工作象限,一般为了安全和认证考虑,可控硅都会通过专用的可控硅光耦来驱动隔离,可以搜索专用光耦的数据手册,上面也会介绍驱动原理。 ↑ 环境噪声非常恶劣时的驱动电路 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-26 关键词: 可控硅 功率器件

  • 可控硅为啥不能用万用表触发?可控硅四种工作象限分析

    为什么万用表无法触发BT137的导通?这是一位朋友的疑问。 BT137是一颗双向可控硅,想用万用表来触发导通双向可控硅BT137,这样做是不可行的。因为可控硅的导通条件不同于二极管、三极管、MOS管等,稍微复杂。双向可控硅是一个三端元器件,具有三个电极,分别为T1极、T2极和G控制极。双向可控硅如果要导通,需要满足如下几个条件: 1)控制极加正向电压 ; 2)T1和T2之间的电压满足一定的条件 。由于双向可控硅能双向导通,所以具有四种工作条件,也就是双向可控硅的四个工作象限。如下图所示。 VT1-T2为负,VG为正。此时,给可控硅的控制极G加上正向电压,而T1极上加负向电压,T2极上加正向电压,可控硅会由T2向T1导通,这种方式称之为第一象限的正向触发,一旦导通,控制极将失去作用。 VT1-T2为负,VG为负。此时,给可控硅的控制极G加上负向电压,而T1极上加负向电压,T2极上加正向电压,可控硅会由T2向T1导通,这种方式称之为第二象限的正向触发,一旦导通,控制极将失去作用。 VT1-T2为正,VG为负。此时,给可控硅的控制极G加上负向电压,而T1极上加正向电压,T2极上加负向电压,可控硅会由T1向T2导通,这种方式称之为第三象限的正向触发,一旦导通,控制极将失去作用。 VT1-T2为正,VG为正。此时,给可控硅的控制极G加上正向电压,而T1极上加正向电压,T2极上加负向电压,可控硅会由T1向T2导通,这种方式称之为第四象限的正向触发,一旦导通,控制极将失去作用。 由此可见,仅仅在控制极G上加控制信号双向可控硅是没有办法导通,必须在T1和T2上加上一定的电压。可控硅一旦导通之后,将控制信号移除,可控硅仍然处于导通状态,除非将T1和T2的电流小于维持电流。 所以,想单纯的通过万用表来触发BT137并不可行,不许将T1和T2也接入控制回路中,并满足电压条件才可以。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-26 关键词: 可控硅 功率器件

  • 想了解可控硅,这一篇文章就够了

    在日常的控制应用中我们都通常会遇到需要开关交流电的应用,一般控制交流电的时候,我们会使用很多种方法,如: 1、使用继电器来控制,如电饭煲,洗衣机的水阀:             2、使用大功率的三极管或IGBT来控制:             3、使用整流桥加三极管:             4、使用两个SCR来控制:             5、使用一个Triac来控制:             晶闸管(Thyristor)又叫可控硅,按照其工作特性又可分单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。其中双向可控硅又分四象限双向可控硅和三象限双向可控硅。同时可控硅又有绝缘与非绝缘两大类,如ST的可控硅用BT名称后的“A”、与“B”来区分绝缘与非绝缘。  单向可控硅SCR:全称Semiconductor Controlled Rectifier(半导体整流控制器)    双向可控硅TRIAC:全称Triode ACSemiconductor Switch(三端双向可控硅开关),也有厂商使用Bi-directional Controlled Rectifier(BCR)来表示双向可控硅。    请注意上述两图中的红紫箭头方向 现在我们来看一看通常的可控硅控制模式  1、On/Off 控制:        对于这样的一个电路,当通过控制信号来开关Triac时,我们可以看到如下的电流波形       通常对于一个典型的阻性的负载使用该控制方法时,可以看到控制信号、电流、相电压的关联。            2、相角控制: 也叫导通角控制,其目的是通过触发可控硅的导通时间来实现对电流的控制,在简单的马达与调光系统中多可以看到这种控制方法               在典型的阻性负载中,通过控制触发导通角a在0~180之间变化,从而实现控制电流的大小。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-26 关键词: 可控硅 功率器件

  • 电力电子器件选用原则是什么?

    电力电子器件选用原则是什么?

    通常来说,选用哪类器件取决于成本、效率的要求并兼顾开关频率。如果要求硬开关在100kHz以上,一般只有MOSFET能够胜任。用于太阳能光伏发电系统逆变器(含输入直流斩波级)的功率半导体器件主要有MOSFET、IGBT、超结MOSFET。其中MOSFET速度最快,但成本也最高。与此相对的IGBT则开关速度较慢,但具有较高的电流密度,从而价格便宜并适用于大电流的应用场合。超结MOSFET介于两者之间,是一种性能价格折中的产品,在实际设计中被广为应用。在较低频段如15kHz,如没有特殊的效率要求,则选择IGBT。在此之间的频率,则取决于设计中对转换效率和成本的具体要求。系统效率和成本之间作为一对矛盾,设计中将根据其相应关系对照目标系统要求确定最贴近系统要求的元件型号。表1为三种半导体开关器件的功率损耗,为了便于比较,各参数均以MOSFET情况作归一化处理,超结MOSFET工艺目前没有超过900V的器件。 除去以上最典型的三类全控开关器件,业界有像碳化硅二极管和ESBT等基于新材料和新工艺的产品。它们目前的价格还比较高,主要应用于对太阳能光伏发电效率有特殊要求的场合。但随着生产工艺的不断进步和器件单价的下降,这类器件也将逐步变为主流产品,甚至替代上述的某一类器件。 以下为两种可运用的于特殊光伏发电场合的逆变器: (1)单相全桥混合器件模块与三电平混合器件模块 混合单相全桥功率模块,是专用于光伏发电系统中单相逆变的产品,配合以单极型调制方法,每个桥臂的两只开关管分别工作在完全相异开关频率范围,上管总是在工频切换通断状态,而下管总是在脉宽调制频率下动作。根据这种工作特点,上管选用相对便宜的门极沟道型(Trench)IGBT以优化通态损耗,而下管可选择非穿通型(NPT)IGBT以减少开关损耗。这种拓扑结构不但保障了最高系统转换效率还降低了整个逆变设备的成本。图3给出了不同器件搭配的转换效率曲线以印证这种功率模块的优越性。可以发现,这种混合器件配置在不同负载下能实现98%以上的转换效率。 在美高森美的三电平逆变模块中,也引入了混合器件机制,充分利用两端器件开关频率远高于中间相邻两器件。因而APTCV60系列三电平模块两端使用超结MOSFET,中间为IGBT的结构,可进一步提高效率。 (2)ESBT ESBT是应用于太阳能光伏发电系统中的一种新型高电压快速开关器件,它兼顾了IGBT和MOSFET的优点,不仅电压耐量高于MOSFET,而且损耗小于快速IGBT器件。美高森美即将推向市场的ESBT太阳能升压斩波器模块,集成了碳化硅二极管和ESBT,面向5kW~205kW的超高效率升压应用。其电压为1200V,集电极和发射极间饱和通态电压很低(接近1V),优化开关频率在30kHz~40kHz之间,可选择单芯片模块或双芯片模块封装。实验表明,这种功率模块比目前市场上对应的IGBT模块减少40%的损耗。根据6kW的参考设计实验结果,此模块在50%至满负载之间,转换效率比最快的IGBT器件要提高至少0.6个百分点。因此,在碳化硅全控器件的价格下降到可接受的范围之前,对于超高效率的太阳能光伏功率变换应用,ESBT将是优选开关器件。

    时间:2020-10-22 关键词: MOSFET 电力电子器件 功率器件

  • 光伏发电逆变器主电路

    光伏发电逆变器主电路

    通常为了追求效率,减少空载损耗,工频变压器的工作磁通密度选得比较低,因此重量大,约占逆变器的总重量的50%左右,逆变器外形尺寸大,是最早的一种逆变器主要形式。 太阳能电池一般是电压源,因此逆变器的主电路采用电压型,太阳能光伏发电系统用逆变器的三种主电路形式如图1所示。图采用工频变压器主电路形式,采用工频变压器使输入与输出隔离,主电路和控制电路简单。 高频变压器主电路形式,采用高频变压器使输入与输出隔离,体积小,重量轻。主电路分为高频逆变和工频逆变两部分,比较复杂,是20世纪90年代比较流行的主电路方式。 是无变压器主电路形式,不采用变压器进行输入与输出隔离,只要采取适当措施,同样可保证主电路和控制电路运行的安全性,体积最小,重量轻,而且效率高,成本也较低。主电路包括升压部分和采用高频SPWM的逆变部分,比工频变压器主电路形式要复杂,但是适应输入直流电压范围宽,有利于与太阳能电池进行匹配。尽管由于天气等因素使太阳能电池输出电压发生变化,但有了升压部分,可以保证逆变部分输入电压比较稳定。将成为今后主要的主电路流行方式。 为了使无变压器主电路形式安全运行,必须采取一定的技术措施:首先要使太阳能电池对地电压保持稳定;其次,为了防止太阳能电池接地造成主电路损坏,应检测太阳能电池正极和负极的接地电流(通过零相互感器),如果不平衡电流超过规定值,说明太阳能电池有可能接地,接地保护立即动作,切断主电路输出,停止工作。由于无变压器主电路形式没有变压器对输入与输出隔离,因此逆变器输入端的太阳能电池的正负极不能直接接地,输出的单相三线制中性点接地,因太阳能电池面积大,对地有等效电容存在(正极等效电容和负极等效电容)。该等效电电容将在工作中出现充放电电流,其低频部分有可能使供电电路中的漏电开关误动作而造成停电,其高频部分将通过配电线路对其它用电设备造成电磁干扰,而影响其它用电设备正常工作。对这种对地等效电容电流必须在主电路加电感L1与电容C1组成的滤波器进行抑制,特别是抑制高频部分。而工频部分,可以通过控制逆变器开关方式来消除。当然在太阳能电池与主电路之间,还应当设置共模滤波器,防止对太阳能电池的电磁干扰。

    时间:2020-10-22 关键词: 光伏发电 逆变器 功率器件

  • 怎样的测量单元仪器才能满足高功率器件测量应用需求

    怎样的测量单元仪器才能满足高功率器件测量应用需求

    近期,测试测量和监测仪器提供商——泰克科技公司日前宣布,推出一款简便易用的图形源测量单元(SMU)仪器,用以优化和分析高功率材料、器件和模块的特性。 Keithley 2461高电流源表SMU仪器为创建精确控制的10 A/100 V、1000 W高电流脉冲提供了许多先进的功能,最大限度地降低功率器件热量效应,保持器件的完整性。双18位高速模数转换器可以简便地测量待测器件特点,并在前面板上直接以图形方式显示,立即进行分析。在久负盛名的2450和2460 SMU平台基础上,2461拥有同类最高的DC和脉冲源和阱性能,用户可以更深入地了解设计的特点。 开发下一代高功率材料和器件的科研人员、科学家和设计工程师必需能够在各种DC和脉冲功率上进行测量,检验待测器件性能,同时使器件自热效应达到最小,因为自热经常导致器件或模块故障。这适用于材料研究、半导体器件、电路保护装置、高级照明技术、能源贮存和生成器件及消费电子中使用的功率管理电子等市场。 “全球绿色能源计划和能源效率标准正在推动对更高效的功率半导体器件和系统的需求。”泰克科技公司吉时利产品线总经理Mike Flaherty说,“最新的高功率应用是非常苛刻的,要求测试仪器能够分析比以前明显更高的电流、更高的功率、更高的峰值电流、以及更低的泄漏电流。2461满足了这一需求,提供了前所未有的同类领先的性能和界面友好组合。” 与泰克其他吉时利图形SMU一样,2461提供了简单直观的Touch, Test, Invent用户体验,最大限度地缩短学习周期,加快测试设置,更快地获得所需信息。通过图形触摸屏界面,用户可以像在智能手机和平板电脑上一样,使用自然手势在前面板上直接与结果交互,迅速放大和缩小数据,同时进行详细的分析。内置开放源脚本语言使得用户能够为专门的测量应用创建可以重用、可以量身定制的测试软件库。 2461的10A/100V、1000W脉冲功率使得工程师可以在更短的时间内对待测器件应用更多的功率,最大限度地降低待测器件的自热效应,相比之下,DC电流测试则可能会掩盖待测器件的真实特点。如果应用电流的时间太长,DC测试还可能会损坏待测器件。由于18位双1 MS/s模数转换器,2461可以同时测量和查看待测器件特点、波形以及电流和电压的瞬态事件。全新的快速“接触检查”功能可以帮助用户最大限度地降低测量误差,减少与接触疲劳、探头尖端杂质、连接松动或断开和继电器故障有关的产品误判。这些功能让用户对测试结果更自信,从而可以更快地做出设计和工程决策。2461高电流源表SMU仪器现已可以在全球范围内订购。

    时间:2020-10-22 关键词: 测试测量 监测仪器 功率器件

  • 什么是功率放大电路?

    什么是功率放大电路?

    小编为大家总结了,更加容易理解的功率放大电路,那么什么是功率放大电路? 功率放大电路与电压放大电路的主要区别是要求电路向负载提供足够大的输出功率; 特点是:功率放大电路的输出电压和输出电流都应足够大的变化;其次是具有较高的效率。 在功率放大电路主要解决的问题是:三极管通常工作在大信号状态,使管子特性曲线的非线性问题充分的体现暴露出来。一般来说,功率放大电路输出波形的非线性失真比小信号放大电路要严重的多; 分析: 当输入正弦电压在正半周期时,Q1导通Q2截止,电流从VCC流过C1电容和负载; 当在负半周期时,Q1截止Q2导通,大电容C2给Q2供电,电流从C2流至Q2再流过负载回到电容负极; 这种电路存在一个很大的缺点是当输入电压的幅度小于三极管的导通电压时,三极管均截止,使波形失真,这种失真成为交越失真; OCL电路省去了大电容,改善了低频相应,但其两个三极管的发射极直接连到负载电阻上,如果静态工作点或元器件损坏,将造成较大的电流到负载,造成电路损坏,常常在负载回路增加熔断保险丝; 对于提供给功率三极管基极的推动电流较大,可以采用复合管的方式解决

    时间:2020-10-22 关键词: 功率 功率放大电路 功率器件

  • 功率器件的前世今生

    功率器件的前世今生

    电力电子器件(Power Electronic Device),又称为功率半导体器件,用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)电子器件。由于早期主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面,因此得名“电力电子器件”。 Q:功率处理怎么理解? A:一般指的是变频、变压、变流、功率管理等电路处理动作。 Q:高电压有多高?大电流有多大? A:电压处理范围通常为数百伏以上,电流为数十至数千安。 Q:典型的功率器件有哪些? A:Diode、GTR、Thyristor、SCR、GTO、MOSFET 、IGBT、MCT、IGCT、IECT、IPEM、PEBB等。 Q:功率器件这么多,如何分类? A:按照导通、关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型功率器件; 按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型功率器件; 按照控制信号情况,可以分为电流驱动型和电压驱动型功率器件。 电子管时代 1904年英国佛莱明在「爱迪生效应」的基础上研制出了“热离子阀”, 从而催生了世界上第一只电子管,称为佛莱明管(真空二极检波管),世界进入电子管时代。当时的佛莱明管只有检波与整流的作用,性能并不稳定,主要用在通信和无线电领域。 真空管时代 1906年,为了提高真空二极管检波灵敏度,德·福雷斯特在佛莱明的玻璃管内添加了栅栏式的金属网,形成第三个极,从此二极管摇身一变,成为三极真空管,并兼具放大与振荡的功能。 水银整流器时代 1930年代-1950年代是水银整流器迅速发展的30年,集聚整流、逆变、周波变流等功用,广泛应用于电化学工业、电气铁道直流变电、直流电动机的传动等领域。 第一代功率器件——半控型晶闸管时代 1947年,贝尔实验室发明了由多晶锗构成的点触式晶体管,后又在硅材料上得到验证,一场电子技术的革命开始了。 1957年,美国通用电气公司发明了晶闸管,标志着电力电子技术的诞生,正式进入了以晶闸管为代表的第一代电力电子技术发展阶段。当时的晶闸管主要用于相控电路,工作频率一般低于400Hz,较水银整流器,具有体积小、可靠性高、节能等优点。但只能控制导通,不能控制关断的半控型特点在直流供电场合的使用显得很鸡肋,必须要加上电感、电容以及其他开关件才能强制换流,从而导致变流装置整机体积增大、效率降低等问题的出现。 第二代功率器件——以GTO、BJT、MOSFET、IGBT为代表的全控型功率器件时代 1970年代,既能控制导通,又能控制关断的全控型功率器件在集成电路技术的发展过程中应运而生,如门极可关断晶闸管GTO、电力双极型晶体管BJT、电力场效应晶体管功率MOSFET等,其工作频率达到兆赫级,常被应用于直流高频斩波电路、软开关谐振电路、脉宽调制电路等。 到了1980年代后期,绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)出现,兼具MOSFET输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大、耐压高的优点,因此在中低频率、大功率电源中运用广泛。 第三代功率器件——宽禁带功率器件 随着以硅材料为基础的功率器件逐渐接近其理论极限值,利用宽禁带半导体材料制造的电力电子器件显示出比Si和GaAs更优异的特性,给功率半导体产业的发展带来了新的生机。 2014年,美国奥巴马政府连同企业一道投资1.4亿美元在NCSU成立TheNext Generation Power Electronics Institute,发展新一代宽禁带电力半导体器件。 相对于Si材料,使用宽禁带半导体材料制造新一代的功率器件,可以变得更小、更快、更可靠和更高效。这将减少功率器件的质量、体积以及生命周期成本,允许设备在更高的温度、电压和频率下工作,使得功率器件使用更少的能量却可以实现更高的性能。

    时间:2020-10-21 关键词: MOSFET gto bjt 功率器件

  • SiC(碳化硅)主场即将开启,你做好准备了吗?

    点击蓝字关注我们 文章来源:电子工程世界 作者:汤宏琳 就在我们还沉浸在Si器件带来的低成本红利时,很多关键型应用已经开始拥抱SiC了。虽然SiC成本还有些略高,但它却有着自己得天独厚的优势:与Si相比,SiC介电击穿场强高10倍、电子饱和速度高2倍、能带隙高3倍和热导率高3倍。 正因如此,SiC功率器件能够提供Si半导体无法达到的革命性性能,特别适合新能源、汽车、5G通信应用中对于高功率密度、高电压、高频率、高效率、以及高导热率的应用需求。 随着外延工艺的提升和成本的下降,SiC成了半导体领域炙手可热的当红材料,被称为商业前景最明朗的半导体材料之一,堪称半导体产业内新一代“黄金赛道”,其应用市场也在飞速拓展中。 据安森美半导体电源方案部产品市场经理王利民介绍,仅2017年到2022年间,SiC市场年均复合增长率将高达35%,预计到2022年其市场容量将超过10亿美元。 功率因数校正(PFC)、电动/混动汽车、电动/混动汽车基础设施、光伏、不间断电源(UPS)、电机驱动、铁路、风能等领域都是SiC大展拳脚的应用空间。 四大战略市场,布局未来 安森美半导体电源方案部产品市场经理王利民 那么究竟哪块市场是SiC最先起飞的赛道呢?又有哪些是SiC器件重点关注的领域呢?且让我们跟着安森美半导体的脚步来看看。 王利民介绍,作为深耕电源应用领域多年的供应商,安森美半导体正在开发完整的器件生态系统,以支持宽禁带电源设计, 包括SiC二极管和SiC MOSFET、GaN HEMT、 SiC和GaN驱动器及集成模块等, 这些器件将重点关注四大应用市场:电动汽车(EV)/混动汽车(HEV)、5G 电源和开关电源(SMPS)、电动汽车充电器/桩和太阳能逆变器。 1 电动汽车(EV)/混动汽车(HEV) 电动汽车的发展速度有目共睹,在汽车主驱逆变器、车载充电(OBC)和DC-DC级等应用中使用SiC器件,可以大大提升效率,增加续航能力。因而汽车应用成了SiC器件的主要驱动力之一,约占整个SiC总体市场容量60%左右。 无论从用户体验,还是从车厂基于续航里程报价的角度考虑,能效提升、续航里程的增加无疑为电动汽车市场开拓起着重要作用,因而目前几乎所有做主驱逆变器的厂家都在研究SiC作为主驱方向。 同时,在车载充电(OBC)和DC-DC级应用领域,绝大部分厂家也在使用SiC实现高效、高压和高频率的应用。 此外,美国加利福尼亚州已签署行政命令,到2030年要实现500万辆电动车上路的目标; 欧洲也有电动汽车全部替换燃油车的时间表; 而在中国各大一线城市,电动汽车可以零费用上牌。 这一系列政策都推动了电动汽车的大幅增长,而电动汽车对于高压、高频率和高效率器件的需求也推动了SiC市场的大幅增长。 2 5G电源和开关电源(SMPS)领域 传统的开关电源领域在Boost电路及高压电源应用中,对功率密度一直有着持之以恒的追求。从最早通信电源,到现在5G通信电源、云数据中心电源,都对能效有非常高的要求。 SiC器件高达98%的能效,完美契合了电源和5G电源市场发展,在这个应用领域也有不俗的表现。 3 电动汽车充电器/桩 新基建、内循环等一系列策略都在快速地带动电动汽车充电桩的发展。充电桩的实现方案有很多种,现在消费者最感兴趣的就是直流快充,直流快充的充电桩需要非常大的充电功率以及非常高的充电效率,这些都需要通过高电压来实现。 因而随着功率和速度要求的提高,越来越多的充电桩方案将使用SiC MOSFET,自然电动汽车充电桩也是安森美半导体SiC器件重点关注市场之一。 4 太阳能逆变器 SiC在太阳能逆变器领域的使用量也很大,且市场在蓬勃发展,王利民介绍,目前全球1%的电力来自太阳能,预计未来10-15年将达到15%的能源来自太阳能。 据悉,中国国家能源局(NEA)设定了清洁能源目标,到2030年满足中国20%的能源需求。同时,欧盟也设定目标,到2020年,能效提高20%,二氧化碳排放量降低20%,可再生能源达到20%。 政策驱动使得越来越多的SiC器件应用于太阳能逆变器Boost电路,并且随着太阳能逆变器成本的优化,越来越多的厂商将会使用SiC MOSFET作为主逆变的器件,来替换原来的三电平逆变器控制的复杂电路。 SiC器件如何使用?安森美半导体懂你 面对当前的市场竞争,SiC产品的高效率、高能效、高功率密度、高压诚然非常有吸引力,但成本也是客户不得不考虑的问题。 对此,安森美半导体在提供全球领先可靠性的前提下,能够提供集成制造和无与伦比的规模推动卓越的成本结构。同时还提供全球快速响应的供应链服务和广泛的可选产品阵容。 可靠性是器件使用的前提条件,王利民表示,安森美半导体SiC器件拥有领先的可靠性,且全部器件都符合车规。 在半导体高温高湿反偏老化测试(H3TRB)中,同样测试条件下,安森美半导体SiC二极管可以通过1000小时的可靠性测试,而在实际测试中,安森美半导体还会将这个测试延长至2000小时,足以体现其SiC器件可靠性之高。 高性价比也是安森美半导体SiC器件的特性之一,其SiC MOSFET和二极管都是接近理想的开关器件,能够很好地结合Rds_on和低开关损耗,同时支持更高电压(>600V)。 对此,王利民给出了一组理论上的对比数据:当同样达到1200V击穿电压时,各个器件要达到同样效率所需面积的对比。 此外,在方案中,如果将Si方案替换成SiC,其体积、功率密度以及整体BOM成本都会得到优化。如下图所示。 同时,为了助力工程师快速将SiC器件应用到设计中,安森美半导体还提供了基于其应用专长创建的完整解决方案,其中包括单管方案、模块方案以及各种电动车和混动车的车载充电器方案,并为这些方案提供整套电路图纸、BOM、Demo以及方案专家团队的鼎力支持。 安森美半导体能够提供完整的器件生态系统,以支持宽禁带电源设计, 包括SiC二极管和SiC MOSFET、GaN HEMT、 SiC和GaN驱动器及集成模块,全部器件或模块都满足汽车规范。 浪涌和雪崩是SiC二极管强固性主要表现之一。王利民介绍,在大幅提高效率同时,SiC二极管还有一个设计痛点,即不管在Boost 电路还是在PFC电路中,SiC二极管都要扛住浪涌电流。 对此,安森美半导体提供了非常贴心的设计,以1200V 15A的SiC二极管为例,在毫秒级安森美半导体的的SiC二极管有10倍的过滤,在微秒级的SiC二极管有50倍的过滤。 此外,针对电动汽车主驱或马达驱动的应用中,对于SiC二极管雪崩的要求,安森美半导体SiC二极管能够提供更高的雪崩能量。 此外,安森美半导体的MOSFET也几乎涵盖了市面上所有主流的SiC MOSFET,包括20mΩ、40mΩ、80mΩ、160mΩ的器件,封装涵盖TO-247 3脚以及D2PAK的7脚封装,并且所有的产品都提供工业规范和汽车规范。此外,安森美半导体还有900V的SiC MOSFET,20mΩ、60mΩ都是市面上最主流的一些规格。 王利民介绍,安森美半导体提供的是全生态的,包括器件、解决方案、仿真模型以及软件设计等整个一系列的SiC生态系统。 针对目前所有处于持续增长的市场,安森美半导体都在开发相关的方案,为客户提供一整套的方案设计,同时还和业内重点客户建立了紧密的合作关系,包括联合实验室,共同开发等形式。 未来,安森美半导体也将持续地、大幅地在SiC领域进行持续投入和生态的运营。 点击阅读原文,了解更多 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-21 关键词: 半导体 功率器件

  • 碳化硅功率器件特性,你应该有所了解?

    碳化硅功率器件特性,你应该有所了解?

    今天我们来聊了聊有关碳化硅作为高压低损耗的功率半导体器件材料的潜力 1 功率器件要求 功率半导体器件作为功率变换系统的核心器件,目前应用最多的仍旧是 IGBT,在很多时候还需要搭配合适的反向并联二极管。任何情况下,功率器件都是在"导通"和"截止"两个状态之间切换,类似于集成电路中的逻辑器件,通过切换来达到电力转换的需求,切换频率一般在 1kHz~100kHz 的范围内。 在功率转换系统中,比如说逆变电路,我们都希望开关器件的导通和截止状态下都是理想的,即导通状态下电压为零;在截止状态下,漏电流为零(击穿电压无限大)。这显然是不可能的,实际的器件表现出有限的电阻和有限的漏电流(以及击穿电压存在最大值的限制),这也是导通损耗和关断损耗的主要原因。另外,在开关的过程中的瞬态行为都会存在开关损耗。 下图是开关器件以及二极管的理想状态和实际状态的对比图: 现实与理想的差异,对于功率器件的主要要求包括: ✦低导通电压(低导通电阻) ✦低漏电流 ✦能够以最小的电流 / 电压进行快速切换 这些与导通损耗、关断损耗和开关损耗有着直接的关系。除此之外, ✦较大的安全工作区域(鲁棒性)和可靠性也是极为重要! 而在这些方面,SiC 表现出了巨大的发展潜力。 2 电场强度、导通电阻 下图是相同击穿电压下 SiC 和 Si 的单侧突变结中的电场分布: 可见,SiC 的击穿电场强度是 Si 的 10 倍左右,所以 SiC 功率器件中的电压阻挡层的厚度可以是 Si 器件中的 1/10。并且其掺杂浓度也可以高出两个数量级,因此在任何给定的阻断电压下,SiC 代替 Si 的单极器件中可以将漂移层的电阻降低 2~3 个数量级。 这一特点对于高压场合显得尤为重要,漂移层电阻 Rdrift 与阻断电压 VB 的(2~2.5,这个系数需要综合考虑来确定)成比例,并且也是觉得器件总导通电阻 Ron 的主要因素。 没有内置电压的功率器件的导通损耗 Pon,由 Ron*J²on 决定,其中 Jon 是导通电流密度(在额定电流下一般为 100~300A/cm²)。因此,SiC 器件极低的抗漂移性有助于降低导通损耗。 下图是 Si 和 SiC 单极器件的最小导通电阻(漂移层电阻)相对于阻断电压的曲线: 最小导通电阻我们可以由下式得出: Rdrift=4VB²/(ηεμEB³) 其中,ε、μ和 EB 分别是介电常数、迁移率和击穿场强;η是室温下掺杂剂的电离率(“2 次方”是上文提到的系数)。 在轻掺杂的 n 型 SiC 中,由于氮供体相对较浅,η约为 0.85~1.0。这对于宽带隙半导体尤为重要,在宽带隙半导体中经常会观察到掺杂剂的不完全电离,实际上,由于室温下铝受体的空穴迁移率较低并且离子化率小,所以 p 型 SiC 肖特基二极管和功率 MOS 无法与 Si 基竞争。 3 "快速"切换 SiC 功率器件的另一个重要特点就是快速切换,反向恢复小,能够满足更高的频率。中高压应用中,Si 基的双极型器件通过少数载流子的注入,电导率调制能够显著的降低导通电阻。但是,双极型器件存在少数载流子存储的原因,导致开关速度较慢以及关断操作中的反向恢复大。而,这些应用中,SiC 单极器件由于导通电阻很低并且不存在少数载流子存储,可以成为较理想的选择。SiC 双极型器件也可以提供快速切换,因为电压阻挡区的厚度薄了约 10 倍(上面提到过),与 Si 的双极型器件相比,该区域中存储的电荷相应地小了约 10 倍。 4 高结温和工艺技术 由于带隙宽和化学稳定性,使用 SiC 器件的设备可以在高温(>250℃)下运行,这一点在当下的应用中无疑十分吸引人,更高的温度上限可以优化散热装置,而 SiC 器件本身甚至可以在 500℃或更高的温度下运行。 而封装技术是 SiC 功率器件发展的另一个重要问题。 比如,由于掺杂剂在 SiC 中极小的扩散常数,通过扩散工艺进行杂质掺杂很难实现,所以一般通过外延生长或者离子注入来进行掺杂; 在 SiC 中,即使在高温活化退火之后,高密度的深能级和扩展的缺陷仍保留在离子注入区以及注入尾部内,这导致注入结附近的载流子寿命很短(<0.1us),这不利于双极型器件,所以有效的载流子注入和扩散是必不可少的。 所以,SiC 双极型器件中的 pn 结仅通过外延生长来制造,但是对于制造 SBD 和 MOSFET 之类的 SiC 单极器件,由于其通过注入结可以获得几乎理想的击穿特性,并且单极器件的正常工作中并不涉及载流子注入,所以离子注入比较有用。 (掺杂等可以查看之前的推送) 5 更高的电压等级 下图是 Si 基和 SiC 基的单极 / 双极型功率器件的电压等级分布: 对于 Si 基功率器件,单极和双极器件的分界线在 300~600V,而在 SiC 功率器件中,这个边界向后移动了大约 10 倍的阻断电压,即几 kV。预计 SiC 将在 300V~6500V 的阻断电压范围内替代 Si 的双极型器件,并且 SiC 的双极型器件在 10kV 以上的超高压应用中也是"魅"不可挡。 可见,SiC 的发展不仅在于其本身的特性,还在于外部因素的适配。当然,随着时间的推移,这些都将会逐一解决!

    时间:2020-10-20 关键词: igbt sic mos 功率器件

  • 功率器件结温和壳顶温度一样吗?

    功率器件结温和壳顶温度一样吗?

    通常我们对于一种特定器件,可以使用上述静态的方式,结合红外热成像测温仪,校核它们之间的差值,然后在实际的测量中,使用这个差值来得到结温。 测量和校核开关电源、电机驱动以及一些电力电子变换器的功率器件结温,如 MOSFET 或 IGBT 的结温,是一个不可或缺的过程,功率器件的结温与其安全性、可靠性直接相关。测量功率器件的结温常用二种方法: 1、热电偶 2、红外热成像测温仪 为了提高热电偶的测量精度,需要对其做精确的温度补偿;热电偶本身要用特定的粘胶固定在测量器件的表面,固定的方式和接触面积都会影响测量的精度;相对于测量的功率器件,如果热电偶接触面积大,本身相当于散热器的作用,会严重的影响测量精度。 红外热成像仪不需要和器件接触,因此测量过程对测量的精度几乎没有影响,因此近年来获得大量的使用。红外热成像测温仪得到温度如图 3 所示,温度最高的点为功率器件,那么这个温度是功率器件的结温,还是功率器件塑料外壳顶部的温度? 图 3:红外热成像测温仪测量温度 毫无疑问,测量的这个温度是功率器件塑料外壳顶部,那么这个温度和功率器件内部硅片的结温一样吗?当然不一样,功率器件内部硅片的结温高于塑料外壳顶部的温度。结温和壳顶温度差多少? 数据表中,RthJC 是结到壳(底部铜皮)的热阻,不是结到壳顶的热阻,如下表所示。RthJT+RthTA 远远大于 RthJC+ RthCA,只有很少的一部分热量从壳顶导出,因此结温和壳顶温度差异很小。 DFN5*6 TO220F 没有简单的方法来估算这个差值,仿真的差值如下图所示。不同的封闭类型、不同的外壳材料等因素都会影响到这个差值,经验值通常取 5-10℃左右。 经常有工程师问到这样的问题,如何才能准确的测量到功率器件内部硅片的结温? 静态的条件下,可以测量功率器件内部寄生的二极管的压降,通过校核的结温曲线,查到相应的内部硅片的结温。在实际电路工作的条件下,不太可能测量内部寄生的二极管的压降,因此实时的测量内部硅片的结温也不太现实。

    时间:2020-10-20 关键词: 电机驱动 壳顶温度 功率器件

  • 功率器件应该如何选择和标定?

    功率器件应该如何选择和标定?

    作为电源行业值得信赖的测试专家,泰克为工程师在电源设计各个阶段提供可靠的解决方案,使工程师坚定每一步设计,优化每个阶段设计,从而加速新产品的上市周期。 对市场新推出的低功耗 IC 及功率器件特性无法准确把握?是否真正在自己的电源设计中发挥最大的作用,缺少一种简单经济的评价方法。对于电源产品设计,大功率开关管的选择是非常关键也是非常困难的。 如何在系统调试之前对 IGBT 模块特性进行测试,尤其基于桥式拓扑结构,在不同的负载条件测试 IGBT 及相应的二极管的特性?这些成为工程师非常头疼的问题。 功率器件动态参数 / 双脉冲测试 功率器件如 MOSFET 和 IGBT 提供了快速开关速度,能够耐受没有规律的电压峰值,被广泛应用于电源转换产品的设计。尤其最新第三代半导体 SiC 和 GaN 快速发展和应用可以毫不夸张的说给电源行业带来颠覆性的变化。对于设计工程师来说却带来了非常大的测试挑战,如何保证选用的高速功率器件能稳定可靠的运行在自己的电源产品中,我们需要了解功率器件的动态特性: 器件在不同温度的特性 短路特性和短路关断 栅极驱动特性 关断时过电压特性 二极管回复特性 开关损耗测试等 泰克推出了 IGBT Town 功率器件支持单脉冲,双脉冲及多脉冲测试方案,集成强大的发生装置,数据测试装置及软件。用户可以自定义测试条件,测试项目包含:Toff, td(off), tf(Ic),Eoff, Ton, td(on),tr(Ic), Eon, di/dt, dv/dt, Err, qrr, Irr based on IEC60747。推荐解决方案:MSO54 + 5-wins + 5-PWR + TIVM02 + TIVH08 + TCP0030A + IGBT town 软件。 采用双脉冲法,用信号发生器设置脉宽为 1uS,周期为 2.5uS,脉冲次数为 2 次,示波器采用单次触发。 采用 MSO58 功率器件分析功能可以直接得出 CoolGaN™的动态参数。左下的测试提示 Ic off 是因为英飞凌的 CoolGaN™完全没有反向恢复电流,从测试数据中可以看到基于英飞凌的 CoolGaN™专用驱动 1EDF5673K 下的 CoolGaN™ IGO60R070D1 速度还是非常快的,而且完全没有反向恢复损耗。 从测试结果可以看出该方案特点: 可靠、可重复地测试 IGBT 及 MOSFET(包括第三代半导体器件 SiC、GaN)功率半导体动态特征; 测量的特征包括开启、关闭、开关切换、反向恢复、栅极驱动,开关损耗等参数; 适用于用户对测试环境的自定义; 全部使用泰克示波器及原厂电源探头,可准确补偿探头延迟,专用的开关损耗算法,提供可靠的测试结果; 独特的 IsoVu 探头,最高 800MHz 带宽高达 120dB 共模抑制比,准确测试驱动信号的真实情况。 高功率半导体器件检定测试 开发和使用 MOSFET、IGBT、二极管及其他大功率器件,需要全面的器件级检定,如击穿电压、通态电流和电容测量。Keithley 高功率参数化曲线跟踪仪支持所有的器件类型和测试参数。Keithley 高功率参数化曲线跟踪仪包括检定工程师快速开发全面测试系统所需的一切。ACS-Basic 基本版软件提供了完整的器件特性分析,包括实时跟踪模式及全部参数模式,实时跟踪模式用来迅速检查基础器件参数,如击穿电压;全部参数模式用来提取精确的器件参数。 测试平台搭建 Keithley 提供完整解决方案 从实验室到工厂,从晶圆级到独立封装器件,从测试设置到分析结果,为最优性价比设计的一体化完整解决方案。从实验室科研级别的单台 SMU 源表到适用于高功率半导体器件检定的完整测试方案,再到适用于自动晶片级测试系统,Keithley 均能为您提供最优性价比的完整解决方案。其方案配置如下: 硬件:上至 3kV/100A 的功率电平,下至 uV/fA 级别小信号的宽动态范围;(SMU, 4200,PCT,S500 多硬件平台覆盖) ; 软件:ACS-Basic 支持各种 Keithley 仪器,用于半导体器件检定、可靠性测试、参数化测试以及元器件功能测试; 夹具:传统连线测试夹具、8010 高功率器件测试夹具、手动 / 自动探针测试台 。 你的难点痛点,是我们的着力点。作为电源行业值得信赖的测试专家,泰克为工程师在电源设计各个阶段提供可靠的解决方案,使工程师坚定每一步设计,优化每个阶段设计,从而加速新产品的上市周期。

    时间:2020-10-20 关键词: 二极管 低功耗ic 功率器件

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